黨鐵虎

摘 要：韓二電公司2015年進(jìn)行超低排放改造，在脫硫低壓配電系統(tǒng)MCC負(fù)荷抽屜式開關(guān)中，應(yīng)用了蘇州萬龍電氣集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的有源型ST500電動機(jī)智能型控制器作為電動機(jī)的控制及保護(hù)元件。使用中曾出現(xiàn)抽屜開關(guān)送電即自啟動問題，經(jīng)過深入的分析和現(xiàn)場試驗(yàn)，本文提出了幾種不同解決方案，并進(jìn)行分析對比，通過一種簡單易行的改進(jìn)，使設(shè)備安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：控制回路；端子；接觸器狀態(tài)

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0160-02

蘇州萬龍電氣集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的ST500系列智能型電動機(jī)控制器具備對電動機(jī)的保護(hù)、控制、測量、通訊及故障管理功能。其簡化了電動機(jī)二次控制、保護(hù)回路。同時由于采用模塊化設(shè)計(jì)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，在各種抽屜開關(guān)中可直接使用，因而在現(xiàn)代大型發(fā)電企業(yè)低壓廠用系統(tǒng)中廣泛使用。韓二電公司II期建設(shè)中，400V MCC抽屜開關(guān)大量使用ST500無源型智能控制器，使用效果良好。因而在超低排放改造中，繼續(xù)選用ST500做為400V MCC負(fù)荷開關(guān)控制器使用，但是因?yàn)檫x用的是有源型ST500系列產(chǎn)品，其控制功能和控制回路發(fā)生了一定的變化，在現(xiàn)場使用過程中曾發(fā)生抽屜開關(guān)送電電動機(jī)即自動啟動的不安全情況。因此對有源型ST500的研究和對其控制回路進(jìn)一步改進(jìn)，對于現(xiàn)場安全運(yùn)行具有重要意義，對于普及有源型ST500控制器的應(yīng)用也具有一定意義。

1 ST500電動機(jī)智能控制器介紹

ST500系列智能型電動機(jī)控制器適用于額定頻率50HZ，額定電壓400V、額定電流至820A的三相交流異步電動機(jī)應(yīng)用場所。可實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的保護(hù)、控制、測量，通訊及管理，該產(chǎn)品的使用簡化了傳統(tǒng)電動機(jī)二次控制保護(hù)電路，提供了完善的電動機(jī)控制保護(hù)措施，作為智能化終端還可實(shí)現(xiàn)基于多種總線方式的通訊組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了分散控制保護(hù)和集中管理?？刂破鞯膽?yīng)用極大地提高了生產(chǎn)效率，同時降低了現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)工作量。

ST500系列智能型電動機(jī)控制器與本文所討論內(nèi)容有關(guān)的幾個性能介紹：

（1）由于控制器具備抗晃電和欠、失壓重啟動功能，為了實(shí)現(xiàn)些功能，裝置內(nèi)部的電源經(jīng)過特殊處理，使裝置工作電源失電后扔能維持一段時間工作（最長300S）。（2）控制器具備外部啟動跟隨功能，即控制器未接收到啟動指令，也未發(fā)出啟動指令，但是接觸器動作，接觸器狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這時控制器能自動跟隨進(jìn)入啟動狀態(tài)，并發(fā)出啟動指令。

判斷外部啟動的條件有二個：

（1）接觸器狀態(tài)發(fā)生變化，利用功能端子1DI接入接觸器輔助觸點(diǎn)，當(dāng)該觸點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生變化時，引起1DI交流電位變化，則控制器檢測到接觸器已經(jīng)啟動，狀態(tài)發(fā)生變化，即判斷外部啟動。（2）裝置檢測到三相有電流時（10%額定電流），即判斷外部啟動（見圖2接線）。

2 問題的提出

2017年4月份脫硫運(yùn)行人員在給一臺380V設(shè)備電源開關(guān)送電操作過程中發(fā)生電動機(jī)自動啟動（集控屏及開關(guān)就地均未操作），致使電動轉(zhuǎn)動起來。雖未造成后果，但是屬于嚴(yán)重問題。正常生產(chǎn)中，如果送電造成誤啟動，必將嚴(yán)重威脅人身及設(shè)備安全。因此針對此問題，必須認(rèn)真查找原因予以解決，以保證設(shè)備及人身安全。

抽屜面板配置如圖1，右側(cè)開關(guān)把手為位置操作小開關(guān)，左側(cè)開關(guān)把手為主回路電源開關(guān)。右側(cè)小開關(guān)豎直位置為抽屜可移動位置。45°位置為試驗(yàn)位置，試驗(yàn)位置時二次回路接通。水平位置為工作位置，在工作位置時可合上主回路開關(guān)，一、二次回路接通。運(yùn)行人員送電操作順序?yàn)樵谝苿游恢脮r將抽屜開關(guān)推如間隔到位，然后依次將右側(cè)小開關(guān)打到試驗(yàn)位置，再打到工作位置，之后再合上左側(cè)主電源開關(guān)，送電過程完成。需要啟動設(shè)備需在集控屏操作或開關(guān)就地ST500面板操作。

3 送電自啟動原因分析

3.1 原控制回路接線

如圖2，其中1DI定義為“接觸器狀態(tài)”，“常閉”。其接入KM輔助觸點(diǎn)，閉觸點(diǎn)；10DI定義為遠(yuǎn)程正向啟動，接入DCS啟動指令，開觸點(diǎn)；12DI定義為遠(yuǎn)程停車，接入DCS停車指令，開觸點(diǎn)。

3.2 正常啟動、停車過程

啟動過程：DCS發(fā)出啟動指令，合閘觸點(diǎn)閉合，10DI獲得交流電位，控制器檢

測到啟動命令后動作于【1DO、1COM】觸點(diǎn)閉合（脈沖），KM線圈勵磁動作后自保持，主電路LM觸點(diǎn)接通電動機(jī)運(yùn)行。

停車過程：DCS發(fā)出停車指令，分閘觸點(diǎn)閉合，12DI獲得交流電位，控制器檢測到停車命令動作于【5DO、1COM】觸點(diǎn)斷開（脈沖），KM線圈失電，主電路KM觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)停止運(yùn)行。

3.3 送電自啟動過程分析

由原理接線圖2可以看出，控制器工作電源（與控制回路電源相同）取自總電源。

試驗(yàn)位置時取自母線側(cè)L1，工作位置時取自主回路空開QF負(fù)荷側(cè)。在試驗(yàn)位置時，控制電源通過試驗(yàn)位置閉鎖觸點(diǎn)“QS試驗(yàn)”連接到L1，控制回路有電，1DI有交流電位，控制器不判斷啟動無動作輸出。當(dāng)小開關(guān)由試驗(yàn)位置打到工作位置時，因QF未合閘，控制回路失電，1DI失去電位，造成接觸器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的假象。而控制器具有失電繼續(xù)維持短時工作的性能，此時控制器誤判斷為外部啟動而跟隨啟動，發(fā)出啟動指令。若在此時合上主回路空開QF，則控制回路電源恢復(fù)，接觸器線圈勵磁使【1D0，1COM】之間KM觸點(diǎn)閉合自保持，KM主觸點(diǎn)接通動力回路，電動機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。

這里需要注意的幾個要素是：

（1）控制器檢測接觸器的狀態(tài)，1DI端子即是實(shí)現(xiàn)檢測接觸器狀態(tài)的功能，其接入KM閉觸點(diǎn)，停車狀態(tài)下該端子接入交流電源，一但失去交流電源，控制器即判斷接觸器狀態(tài)發(fā)生變化，認(rèn)為外部啟動而跟隨啟動。（2）時間問題，控制器發(fā)出啟動、停車命令是脈沖形式，特別是啟動脈沖消失后的運(yùn)行要依靠KM開觸點(diǎn)自保持維持。如果在脈沖消失時還沒有啟動起來，則會啟動失敗。另外控制器在失去工作電源后維持工作時間也很短，在這段時間之后的操作就不會發(fā)生其他異?，F(xiàn)象了。

4 改進(jìn)方案

根據(jù)以上送電自啟動的分析，我們可以從以下方面著手考慮：

（1）操作送電時間的配合，這是需要人為控制，很難滿足。（2）控制回路供電電源（含控制器工作電源）改進(jìn)。（3）接觸器狀態(tài)判斷方式改進(jìn)。以下就各方案分別進(jìn)行闡述。

4.1 將工作位置的控制電源取自母線

如圖3所示，通過這樣改進(jìn)后，當(dāng)小開關(guān)由試驗(yàn)位置切換到工作位置時，通過抽屜開關(guān)內(nèi)限位開關(guān)“QS運(yùn)行”閉合，由母線取得控制電源，從而使得1DI及時得到交流電位，控制器不會發(fā)出啟動指令。此方案實(shí)施簡單，在抽屜開關(guān)內(nèi)部很小改動即可實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是：

（1）仍有發(fā)生送電自啟動的可能，因?yàn)樾￠_關(guān)由試驗(yàn)位置切換到工作位置時，仍然存在控制回路失電的過程，1DI依然能夠判斷外部啟動。（2）工作位置電源取自母線側(cè)，存在安全隱患，當(dāng)本抽屜內(nèi)部元器件或回路故障時，可引起母線故障，擴(kuò)大故障范圍。

4.2 原接線不動，將控制器1DI設(shè)置為“通用”，“常閉”

從前面的分析可知，造成送電自啟動的主要因素是控制器失電后，因1DI失去交流電源，使得控制器檢測接觸器狀態(tài)誤判為外部啟動而引起自啟動的。那么把1DI設(shè)置為“通用”后，控制器不對接觸器狀態(tài)進(jìn)行判斷，這樣當(dāng)1DI電位變化時，不會造成控制器外部啟動的誤判斷，因而不發(fā)出跟隨啟動指令。此方案優(yōu)點(diǎn)是簡單，只需對控制器進(jìn)行設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是控制器失去一個判斷外部啟動的條件。

4.3 1D1的設(shè)置不變，仍為“接觸器狀態(tài)”，“常開“，而將1DI所接閉觸點(diǎn)改為開觸點(diǎn)

正常停運(yùn)時，1DI因接入KM開觸點(diǎn)而無交流電位，因而在送電操作過程中雖然存在控制回路失電過程，但是1DI端子的電位不會發(fā)生變化，控制器檢測不到接觸器翻轉(zhuǎn)，故而不會發(fā)出跟隨啟動指令。這個方案簡單易行，僅需要將原接觸器輔助觸點(diǎn)的接線從閉觸點(diǎn)移至開觸點(diǎn)即可，而且保持控制器各項(xiàng)功能不變化。

5 方案比較

對以上三個方案的對比，我們可以看出，第一種方案安全系數(shù)低；第二種方案雖然實(shí)現(xiàn)簡單方便，但是控制器失去了一個功能；第三種方案的實(shí)現(xiàn)也比較簡單，僅需改動極少接線就可實(shí)現(xiàn)，且能滿足控制器各項(xiàng)功能需求。因此，我們在現(xiàn)場采用第三種方案進(jìn)行改進(jìn)。

6 結(jié)語

通過對ST500控制器及控制回路的分析研究，對其控制回路簡單的進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)過近數(shù)月的運(yùn)行觀察，徹底解決了送電自啟動問題，提高了發(fā)電廠設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]ST500智能型電動機(jī)控制器使用說明書-蘇州萬龍電氣集團(tuán)股份有限公司.

[2]大唐XXX公司脫硫系統(tǒng)增容提效改造工程<<380V電動機(jī)二次接線圖》.